Budowa kolejnych rakiet i rozwój nowych konstrukcji przez Sekcję Rakietową Studenckiego Koła Astronautycznego (SR SKA) wymaga między innymi przeprowadzania prób statycznych. Poniżej prezentujemy projekt hamowni silników rakietowych, która te próby umożliwia.
Próby statyczne dotyczą systemów, modułów, elementów, które w przyszłości mają zostać zastosowane w projekcie docelowym budowanej rakiety. Jednym z najważniejszych jej systemów jest silnik. Jest to jednocześnie najbardziej niebezpieczna część ze względu na sposób działania, dlatego przed wprowadzeniem do eksploatacji powinien przejść szereg testów. W związku z powyższym zdecydowaliśmy się na zbudowanie własnej hamowni silników rakietowych.
Trzeba zaznaczyć, że korzyści z jej posiadania to nie tylko kwestie bezpieczeństwa. To również możliwość opracowywania nowych paliw rakietowych, doboru odpowiednich kształtów ziaren paliwa czy
geometrii dysz. Założenia, które spełnia nasza hamownia:
- możliwość badania silników zarówno dużych jak i małych (przyjęliśmy jako kryterium siłę ciągu i zdecydowaliśmy, że minimalny mierzony ciąg silnika będzie wynosić 100N, a maksymalny 10kN),
- możliwość testowania silników o średnicach do 230 mm,
- możliwość pomiaru siły ciągu w czasie oraz ciśnienia w komorze spalania z minimalną częstotliwością f = 100Hz,
- mobilność urządzenia (gabaryty pozwalające na transport hamowni samochodem osobowym, własne źródło zasilania),
- prostota wykonania (wykonanie z gotowych elementów – np.: profili , prętów, drutów, blach, ewentualnie prostych elementów toczonych i frezowanych),
- względnie niski koszt produkcji (elektronika do 1000 zł, struktura do 500 zł),
- prostota użytkowania (tzw. plug&play).
Układ hamowni
Największym problemem konstrukcyjnym poziomego ułożenia silnika jest konieczność przeniesienia siły ciągu z silnika do gruntu. Kolejny nasuwający się problem to konieczność minimalizacji oporów przemieszczającego się podczas pracy silnika przy zachowaniu pewnego i stabilnego mocowania do stanowiska. Najważniejszą zaletą zastosowanego układu jest rzeczywisty pomiar ciągu.
Sposób mocowania silnika
Zamocowanie silnika do wózka, mogącego poruszać się jedynie wzdłuż kierunku działania siły ciągu wiąże się z większymi oporami ruchu niż np. w przypadku mocowania silnika za pomocą lin. Jednakże zaletami zastosowanego rozwiązania są małe rozmiary konstrukcji, bardzo wysoki poziom bezpieczeństwa podczas testów oraz prostota wykonania.
Konstrukcja
Jak zaznaczyliśmy we wstępie, jednym z wymagań jakie miała spełniać hamownia była możliwość wykonania bez użycia specjalistycznych narzędzi. Starając się spełnić te oczekiwania zdecydowaliśmy się na konstrukcję ramowo kratownicową wykonaną z profili stalowych. Ponadto postanowiliśmy wspomniane profile połączyć metodą spawania. Metoda ta nie należy do najprostszych technologicznie lecz ma tę zaletę w stosunku do innych, że raz odpowiednio zespawana rama utrzymuje swoją dokładność wymiarową zachowując przy tym wytrzymałość.
Dokładność wymiarowa jest wbrew pozorom bardzo istotna przy tego typu konstrukcji ze względu na konieczność dokładnego spasowania elementów w celu minimalizacji tarcia a w konsekwencji oporów. Dlatego też niektóre części ruchome postanowiliśmy dodatkowo wyposażyć w proste mechanizmy regulacyjne.
Parametry konstrukcji
- długość: 1300 mm
- szerokość: 430 mm
- wysokość: 390 mm
- masa: 40,6 kg
- wsp. bezpieczeństwa: 5
Zobacz również:
Drugi start Amelii
Sekcja rakietowa SKA; plany na 2012
SKA – SpaceTech po studencku
Więcej:
Studenckie Koło Astronautyczne Politechniki Warszawskiej
Sekcja Rakietowa Studenckiego Koła Astronautycznego
(Redakcja serwisu Kosmonauta.net serdecznie dziękuje panu Janowi Matyszewskiemu i Bartoszowi Bartkowiakowi z SR SKA za przesłany tekst)
